100份辣椒种质资源的耐盐综合评价及耐盐品种筛选

来源:用户上传      作者:张涛　刘勇鹏　韩娅楠　常晓轲　姚秋菊

　　 摘要：本研究以100份辣椒种质资源为材料，设置150 mmol/L NaCl胁迫处理，以蒸馏水为对照，分别统计种子发芽数，并对种子发芽率、发芽势、发芽指数等指标进行分析，同时采用模糊数学隶属函数法及耐盐分级对其进行耐盐性评价。结果表明，耐盐性排名前10位的辣椒种质资源为PC215、PC115-1、P24-7、PC88、PC330F3-1、PC210、PY353、PC311F3-1、PC200-2、PC349F3;PC308、PC236-2、PC66、PC289-2、PC220-1、PC28、PC267-1、PC323F3、PC237-3、PC135的耐盐性较弱，排在后10位;PC135的相对盐害率为100%，平均隶属函数值为零，耐盐性最差。
　　关键词：辣椒;种质资源;耐盐分级;耐盐品种;模糊数学隶属函数法
　　中图分类号：S641.302.4 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2020）05-0007-09
　　Abstract Under the stress of 150 mmol/L NaCl， the germination rate， germination potential， and germination index of 100 capsicum germplasm resources were analyzed， and their salt tolerance was evaluated by fuzzy membership function method and grading of salt tolerance. The results showed that the top 10 salt-tolerant germplasms were PC215， PC115-1， P24-7， PC88， PC330F3-1， PC210， PY353， PC311F3-1， PC200-2 and PC349F3. The salt tolerance of PC308， PC236-2， PC66， PC289-2， PC220-1， PC28， PC267-1， PC323F3， PC237-3 and PC135 was weaker， and they were ranked as the last 10. Among them， the relative alkali damage rate of PC135 was 100%， and its average membership function value was 0， so its salt tolerance was the worst.
　　Keywords Capsicum; Germplasm resources; Grading of sal tolerance; Salt tolerant germplasms; Fuzzy membership function method
　　 土壤盐渍化是影响现代农业生产及生态环境的一个世界性问题。目前全球盐渍化土地面积达9.5亿公顷，中国为3 600万公顷，占可用耕地面积的5%左右，并且该比例还在不断增加[1]。研究发现，土壤次生盐渍化能够抑制植物根系正常生长，影响光合作用，严重降低作物的产量及品质[2]。植物发生盐害后，轻则生长受影响，重则死亡。因此，如何提高植物的抗盐能力，以及研究盐胁迫下种子萌发情况及后期的生长发育情况，一直是当前研究的焦点。
　　 辣椒（Capsicum annuum L.）是世界性的重要蔬菜之一，是茄科辣椒属一年生或多年生草本植物，富含大量维生素，具有降低胆固醇和抗过敏等作用，同时也是重要的调味品之一[3]。中国是世界上最大的辣椒生产国，种植面积达147万公顷以上，总产量2 800多万吨，接近世界总产量的一半。此外，辣椒产业也是我国最大的蔬菜发展产业，经济产能居蔬菜首位[4]。伴随着全球气候变暖及地下水位的不断上升，土壤盐渍化问题日益加剧，严重制约着我国农业的可持续发展，也成为我国辣椒产业发展的严重制约因素。种子发芽期是对逆境胁迫最敏感的时期[5]，可作为抗逆种质资源评价的重要时期。种子发芽势、发芽指数、发芽率是植物抗逆育种的重要抗盐性评价指标[6]。基于此，本研究以100份辣椒种子为试材，设置150 mmol/L NaCl胁迫处理，以蒸馏水为对照，分别统计种子发芽数，并计算种子发芽率、发芽势、发芽指数及相对盐害率等指标，同时采用模糊数学隶属函数法及耐盐分级对其耐盐性进行综合评价，以期为辣椒耐盐种质资源的开发利用和耐盐新种质的创新及栽培提供参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 供试材料
　　 供试100份辣椒种质资源分别为豫樱1号、豫椒101、P24-7、P59-25、P174、P295、P300、P312、P336、P355、P358、PC11-15、PC17-7-1-1、PC18-9、PC19、PC27、PC28、PC32-1、PC41-7、PC44、PC45、PC54、PC56、PC58、PC63-1、PC64、PC66、PC68、PC70-17、PC73-2、PC79、PC82-20、PC86-2、PC88、PC96、PC99、PC107-1、PC110-1-1、PC111、PC112-1、PC113-1-3、PC115-1、PC135、PC195、PC200-2、PC210、PC213、PC215、PC219-1、PC220-1、PC221-1、PC231、PC236-2、PC236-3、PC237-3、PC242-2-1、PC246、PC247-1、PC266、PC267-1、PC268-1、PC270、PC282、PC284-1-1、PC285-1、PC287、PC289-2、PC308、PC311F3-1、PC312、PC318-2、PC319、PC320-1、PC323F3、PC324F3、PC325F3、PC328、PC329、PC330F3-1、PC335F3-1、PC336F3-2、PC337F3、PC338-1、PC340F3、PC34-19、PC341F3-1、PC342F3、PC349F3、PC351-1、PC352-1、PC353F3、PC356F3、PC357F3、PC359F3、PC362F3、PY28、PY48、PY351、PY352、PY353，由河南省農业科学院园艺研究所提供。 　　1.2 试验方法
　　 分别从上述100份辣椒种质资源中选取完整且籽粒饱满的种子，先用蒸馏水反复冲洗 3 次，再于室温下浸泡 8 h后，随机排列在铺有两层滤纸的培养皿中，每皿50粒。本试验选用150 mmol/L NaCl溶液作为盐胁迫试剂，使用该溶液浸湿上述滤纸对种子进行盐胁迫处理，对照用等量蒸馏水浸湿，每处理3皿。将各处理培养皿编号后放入28℃培养箱中，每天下午增补1 mL溶液以维持培养皿内处理浓度不变，直至种子发芽。
　　1.3 测定指标及方法
　　每天观察并记录种子发芽数，种子发芽标准为胚根长超过种子长度的 1/2。由于辣椒品种不同，发芽具有不整齐特点，确定发芽观察期为10 d。计算种子发芽率、发芽指数、发芽势、相对盐害率等指标。
　　 发芽率（%）=（发芽种子数/供试种子数）×100;
　　 发芽指数=Σ（Gt/Dt），其中Gt为t日种子发芽数，Dt为发芽天数;
　　 发芽势（%）=第6天的累计发芽种子数/供试种子数×100;
　　相对盐害率（%）=（对照发芽率-盐处理发芽率）/对照发芽率×100;
　　 相对发芽势（%）=盐处理发芽势/对照发芽势×100;
　　 相对发芽率（%）=盐处理发芽率/对照发芽率×100;
　　 相对发芽指数（%）=盐处理发芽指数/对照发芽指数×100。
　　根据相对盐害率划分耐盐性级别。1级：耐盐性很强（相对盐害率<20%）;3级：耐盐性强（20%≤相对盐害率<40%）;5级：耐盐性中等（40%≤相对盐害率<60%）;7级：耐盐性弱（60%≤相对盐害率<80%）;9级：耐盐性很弱（相对盐害率≥80%）[7]。
　　利用模糊数学隶属函数法分别计算相对发芽率、相对发芽势和相对发芽指数的隶属函数值[5]，再求取平均隶属函数值进行不同辣椒种质资源的耐盐性评价。计算公式：
　　1.4 数据分析
　　采用 WPS Execl 2007软件进行数据统计与作图。
　　2 结果与分析
　　2.1 盐胁迫对100份辣椒种质资源种子发芽率的影响
　　 由图1可以看出，150 mmol/L NaCl胁迫下，PC17-7-1-1的种子发芽率最高，为96.00%，且与对照无明显差异，耐盐性最好;P174、PY48、PY351、PY353的种子发芽率较高，分别为94.67%、94.67%、92.67%、92.00%，明显高于其它辣椒种质资源，略微低于对照，耐盐性较强;PC99、豫椒101、P59-25、PY28、P295、P300、P336、PC195、PC285-1、PC329、PC335F3-1盐胁迫下的种子发芽率均高于80%，也具有一定的耐盐性;盐胁迫下PC28、PC135、PC220-1、PC236-2、PC237-3、PC267-1、PC323F3的种子发芽率较低，与对照存在明显差异，其中PC135的种子发芽率为零，耐盐性最差。
　　2.2 盐胁迫对100份辣椒种质资源种子发芽指数的影响
　　 由图2可以看出，150 mmol/L NaCl胁迫下，P174、P336、P358、PC17-7-1-1、PC19、PC195、PC285-1、PY28、PY48、PY351、PY353的种子发芽指数较高，分别为42.44、30.15、32.7、30.58、33.75、37.65、30.96、42.89、32.9、30.38、37.58，其中部分辣椒种质的发芽指数高于对照。表明这11份辣椒种子活力强，发芽速度快，耐盐性也相对较强，其中PY28的发芽指数最高，耐盐性表现最好。PC28、PC54、PC56、PC63-1、PC66、PC79、PC82-20、PC135、PC213、PC215、PC220-1、PC236-2、PC237-3、PC267-1、PC289-2、PC308、PC323F3、PC34-19、PC357F3、PC362F3盐胁迫下的发芽指数均在5以下，种子活力较低、发芽速度也相对缓慢，耐盐性相对较弱。其中PC135、PC289-2、PC323F3、PC28的发芽指数均低于1，耐盐性更弱。
　　2.3 盐胁迫对100份辣椒种质资源种子发芽势的影响
　　 由图3可以看出，150 mmol/L NaCl胁迫下，P174、P295、P336、P358、PC19、PC44、PC195、PC268-1、PC329、PY28、PY48、PY351、PY353的种子发芽势相对较高，分别为92.67%、61.33%、67.33%、62.67%、66.00%、62.00%、78.67%、62.00%、60.67%、82.00%、76.67%、64.67%、72.00%。其中P174的种子发芽势最强。PC54、PC66、PC79、PC82-20、PC267-1、PC34-19、PC357F3盐胁迫下的种子发芽势分别为4.00%、2.00%、0.67%、4.67%、2.00%、1.33%、3.33%，耐盐性较弱。而PC28、PC135、PC220-1、PC236-2、PC237-3、PC289-2、PC323F3鹽胁迫下的种子发芽势均为零。
　　2.4 盐胁迫下100份辣椒种质资源种子的相对盐害率及耐盐分级
　　 由表1可以看出，豫樱1号、豫椒101、P24-7、P59-25、P174、P295、P300、P312、P336、P358、PC11-15、PC17-7-1-1、PC18-9、PC19、PC41-7、PC44、PC45、PC58、PC63-1、PC73-2、PC88、PC96、PC99、PC107-1、PC110-1-1、PC115-1、PC195、PC210、PC215、PC221-1、PC231、PC284-1-1、PC285-1、PC287、PC312、PC324F3、PC325F3、PC329、PC330F3-1、PC335F3-1、PC336F3-2、PC340F3、PC342F3、PC352-1、PY28、PY48、PY351、PY352、PY353种子的相对盐害率均低于20%，耐盐等级为1级，耐盐性很强。P355、PC27、PC200-2、PC219-1、PC268-1、PC282、PC311F3-1、PC318-2、PC319、PC337F3、PC341F3-1、PC349F3、PC351-1、PC356F3、PC359F3的相对盐害率介于20%～40%之间，耐盐等级为3级，具有强耐盐性。PC64、PC70-17、PC86-2、PC111、PC112-1、PC113-1-3、PC247-1、PC266、PC270、PC328、PC338-1、PC353F3、PC357F3种子的相对盐害率介于40%～60%之间，耐盐等级为5级，具有中等耐盐性。PC32-1、PC54、PC56、PC68、PC79、PC82-20、PC213、PC236-2、PC236-3、PC242-2-1、PC246、PC289-2、PC320-1、PC34-19种子的相对盐害率介于60%～80%之间，耐盐等级为7级，具有弱耐盐性。PC28、PC66、PC135、PC220-1、PC237-3、PC267-1、PC308、PC323F3、PC362F3的种子相对盐害率均大于80%，耐盐等级为9级，耐盐性很弱。因此，供试100份辣椒种质资源中，由相对盐害率得到的耐盐等级与由种子发芽率、发芽指数及发芽势得到的耐盐资源存在一定差异。 　　2.5 盐胁迫下100份辣椒种质资源的综合性评价
　　 由表2可以看出，PC215、PC115-1、P24-7、PC88、PC311F3-1、PC200-2、PC330F3-1、PC349F3、PC210、PY353的平均隶属函数值排在前10位，其平均隶属函数值分别为0.9840、0.8680、0.7659、0.7562、0.7256、0.6913、0.6885、0.6842、0.6756、0.6529。结合表1中PC311F3-1、PC200-2、PC349F3的耐盐等级为3级这一结果，本研究得出，耐盐性排名前10的辣椒种质资源分别为PC215、PC115-1、P24-7、PC88、PC330F3-1、PC210、PY353、PC311F3-1、PC200-2、PC349F3。PC308、PC236-2、PC66、PC289-2、PC220-1、PC28、PC267-1、PC323F3、PC237-3、PC135的平均隶属函数值排在后10位，平均隶属函数值分别为0.1023、0.1006、0.0844、0.0762、0.0433、0.0387、0.0295、0.0167、0.0054、0，其中PC135极不耐盐。
　　3 讨论与结论
　　 土壤盐分升高可抑制根系吸收水肥，严重影响蔬菜的生长发育[8，9]。它主要是通过降低土壤水势，导致根系吸水困难，引起植物生理干旱而死亡，还可对植物产生离子毒害作用，破坏其正常生理代谢。因此，蔬菜耐盐机理研究和耐盐品种的培育具有重要意义[10]。本试验选取100份辣椒种质资源，通过开展耐盐性研究发现，豫樱1号、豫椒101、P24-7、P59-25、P174、P295、P300、P312、P336、P358、PC11-15、PC17-7-1-1、PC18-9、PC19、PC41-7、PC44、PC45、PC58、PC63-1、PC73-2、PC88、PC96、PC99、PC107-1、PC110-1-1、PC115-1、PC195、PC210、PC215、PC221-1、PC231、PC284-1-1、PC285-1、PC287、PC312、PC324F3、PC325F3、PC329、PC330F3-1、PC335F3-1、PC336F3-2、PC340F3、PC342F3、PC352-1、PY28、PY48、PY351、PY352、PY353等49份辣椒种质资源的相对盐害率均低于20%，具有很强的耐盐性;通过对相对发芽率、相对发芽指数、相对发芽势的隶属函数值与相对盐害率相结合进行分析得出，耐盐性排名前10位的品种为PC215、PC115-1、P24-7、PC88、PC330F3-1、PC210、PY353、PC311F3-1、PC200-2、PC349F3;PC79、PC308、PC236-2、PC66、PC289-2、PC220-1、PC28、PC267-1、PC323F3、PC237-3、PC135的耐盐性较弱，排在后10位;PC135的相对盐害率为100%，平均隶属函数值为零，耐盐性最差。
　　 贺军民等[11]认为盐胁迫会破坏细胞膜的结构和功能，导致细胞代谢紊乱，降低种子活力使其失去萌发能力。本试验中，盐胁迫下不耐盐辣椒种质资源的种子发芽率、发芽势及发芽指数均较低。这与Valenzuela-Vazquez等[12]研究得出的高浓度NaCl胁迫下，植物种子幼芽（胚）吸水困难，种子发芽率显著降低的结果一致。种子萌发期的耐盐性可反映该品种的耐盐性[13]，加之该时期进行耐盐性鉴定具有简单易行、周期短等优点，现已成为作物耐盐性鉴定的主要时期。李晓芬等[14]认为种子萌发期耐盐性鉴定需要确定用于鉴定的NaCl浓度、耐盐性指标和耐盐评价体系。本研究发现PC17-7-1-1、PC99盐胁迫下的种子发芽率与对照无明显差异，相对盐害率均为零，这可能是其受盐浓度大小的影响较小或者是鉴定的盐浓度过低所致。
　　 植物对盐胁迫的适应性反应是一个非常复杂的生理生态学问题，形态解剖、生理生化变化等都是紧密联系在一起的，是综合性的反应[15]。植物耐盐性受多因素控制，不同植物的耐盐机理不同，即使是同一植物在不同生长时期的耐盐机制或方式也可能不尽相同[16]。通过研究植物抗盐机理进行抗盐或耐盐新品种的培育，使其适应盐渍土环境的做法越来越受到人们青睐[17]。而作为生物学措施基础，对植物进行耐盐能力评价和耐盐机理研究均具有十分重要的意义[18]。
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